Этапы развития биотехнологии как науки

Этапы развития биотехнологии как науки

Конспект урока

Естествознание, 11 класс

Урок 29. Биотехнология и прогресс человечества

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме: Какой смысл вкладывают в понятия «биотехнология», «генная инженерия», «генетически модифицированные организмы», «клонирование»? Каковы ключевые этапы развития биотехнологии? Какие существуют современные направления развития биотехнологий? Каков вклад биотехнологии в развитие цивилизации? Каковы перспективы развития и проблемы использования современных достижений биотехнологии? Каковы перспективы дальнейшего развития биотехнологии?

Глоссарий по теме:

Биотехнология это дисциплина, которая исследует возможности использования организмов для решения актуальных технологических задач, а также возможности создания организмов с необходимыми для хозяйственной деятельности свойствами.

Генетически модифицированные организмы – организмы, в генотип которых внесены изменения искусственным путем.

Генная инженерия – это метод биотехнологии и направление молекулярной биологии, в рамках которого осуществляется исследование и выделение генов из клеток живых организмов для последующей манипуляции.

Клонирование – это процесс получения искусственным путем потомков идентичных прототипу (клонов).

Клеточная инженерия – это метод биотехнологии – выращивание в специальных условиях культур клеток живых организмов для проведения исследований, а также для медицинских целей – например, выращивание тканей человека для последующей трансплантации.

Основная и дополнительная литература по теме урока:

1. Естествознание. 11 класс: учебник для общеобразоват. организаций: базовый уровень / И.Ю. Алексашина, К.В. Галактионов, И.С. Дмитриев, А.В. Ляпцев и др. / под ред. И.Ю. Алексашиной. – 3-е изд., испр. – М.: Просвещение, 2017. – С. 141-145.

2. Егорова Т. А., Клунова С. М., Живухин Е. А. Основы биотехнологии. – М., 2003. – С. 56-79.

Открытые электронные ресурсы по теме урока:

Информационный портал / Раздел: достижения биотехнологий. URL: https://gmpnews.ru/terminologiya/biotechnology/

Теоретический материал для самостоятельного изучения

На современном этапе уровень развития науки позволяет человеку использовать не только различные вещества и материалы для своих целей, но и живых организмов, что открывает новый этап развития цивилизации – этап активного развития биотехнологий.

Биотехнология – это дисциплина, которая исследует возможности ис-пользования организмов для решения актуальных технологических задач, а также возможности создания организмов с необходимыми для хозяйственной деятельности свойствами средствами генной инженерии.

Уже сегодня биотехнологии дают возможность обеспечивать человечество необходимыми лекарствами и пищевыми продуктами – например, при помощи генетически модифицированных бактерий существует возможность получать инсулин, жизненно необходимый людям, которые страдают диабетом.

Биотехнология, как прикладная наука, появилась на стыке биологии и нескольких инженерных дисциплин в начале 70-х годов ХХ века. Началом биотехнологии считается метод генной инженерии, используя который биологи сумели перенести генетический материал одного организма в другой без естественного полового процесса.

Сегодня этот метод позволяет создавать генетически модифицированные организмы (ГМО) – организмы, в генотип которых внесены или убраны искусственным путем дополнительные гены. Процесс создания ГМО предполагает выделение необходимого для внедрения участка генов (участка ДНК) в организме-доноре генетической информации, и выбор участка в ДНК организма-акцептора (принимающего), куда будет встроен чужой генетический материал. Затем, при помощи специальных ферментов – рестриктаз происходит «нарезание» цепи ДНК на отдельные участки в местах расположения отдельных нуклеотидов, и встраивание нарезанных участков в ДНК организма-акцептора.

Сегодня генетически модифицированные организмы широко используются в сельском хозяйстве – без них невозможно было бы обеспечить население достаточным количеством пищевых ресурсов. В то же время, широко освещается точка зрения о вреде употребления ГМО в пищу, которая является неверной, поскольку при переваривании любых организмов животным или человеком весь генетический материал будет разрушен.

Единственный вред, который могут нанести ГМО – это вред генетическому разнообразию популяций, так как создание ГМО предполагает создание генетически идентичных или генетических близких организмов. Большое число генетически однородных особей в популяции, скрещиваясь с особями дикого типа, снижает ее генетическое разнообразие, и следовательно – общую приспособленность к условиям окружающей среды, что негативно сказывается на выживаемости популяций.

Читайте также:  Как уйти от депрессии в пожилом возрасте

В то же время именно ГМО позволяет получать сегодня инсулин, синтезируемый бактериями, что намного дешевле технологии, используемой ранее – добычи инсулина из крови свиней и коров. В медицине используются и многие другие достижения биотехнологии.

К медицинской биотехнологии отнесены такие процессы производства, в ходе которых создаются биологические объекты (вещества, элементы) медицинского назначения. Это, например, витамины, ферменты, антибиотики, вакцины, полисахариды, аминокислоты, которые применяют как самостоятельные или вспомогательные средства.

Сегодня также возможна терапия раковых опухолей, которая базируется на нормализации работы мутированного гена (онкогена, который провоцирует рост опухолевых клеток) и в обучении иммунной системы «распознавать» и атаковать опухолевые антигены и активировать иммунный ответ.

Развитие биотехнологии сегодня достаточно актуально в контексте нехватки ресурсов биосферы для обеспечения и удовлетворения социально-экономических потребностей человеческой цивилизации.

В частности, биотехнология позволяет решить такие проблемы, как:

1. Нехватку качественной пресной воды.

2. Загрязнение окружающей среды, большое количество производимых отходов.

3. Необходимость создания возобновляемых источников энергии.

4. Необходимость получения новых экологически чистых материалов.

Особое развитие сегодня получает клеточная инженерия – как направление биотехнологии. Клеточная инженерия – это метод биотехнологии – выращивание в специальных условиях культур клеток живых организмов для проведения исследований, а также для медицинских целей – например, выращивание тканей человека для последующей трансплантации.

Генная инженерия – это направление молекулярной биологии и метод биотехнологии, в рамках которого осуществляется исследование и выделение генов из клеток живых организмов для последующей манипуляции.

Наиболее спорным прикладным направлением генной инженерии является клонирование. Клонирование – это процесс получения искусственным путем потомков идентичных прототипу – клонов.

Сегодня невозможно представить процесс диагностики некоторых опасных заболеваний без методов биотехнологии. Одно из последних достижений биотехнологии – это метод биосенсоров, которые «ловят» особые маркеры-молекулы, связанные с болезнями, и подают сигналы на датчики. Именно на основе этого разработаны тест-системы на онкологические маркеры, а также различные глюкометры – приборы для измерения уровня глюкозы в крови, необходимые диабетикам.

Биотехнология уже стала и будет в дальнейшем источником не только новых пищевых ресурсов для человека, медицинских препаратов, новых видов энергии, но и получения новых веществ. В то же время, именно сегодня в человеческой цивилизации наиболее остро встают вопросы применения отдельных биотехнологий – как правовые, так и этические.

Выводы. Биотехнология – это дисциплина, которая исследует возможности использования организмов для решения актуальных технологических задач, а также возможности создания организмов с необходимыми для хозяйственной деятельности свойствами средствами генной инженерии.

Уже сегодня биотехнологии дают возможность обеспечивать человечество необходимыми лекарствами и пищевыми продуктами – например, при помощи генетически модифицированных бактерий существует возможность получать инсулин, жизненно необходимый людям, которые страдают диабетом.

Биотехнология, как прикладная наука, появилась на стыке биологии и нескольких инженерных дисциплин в начале 70-х годов ХХ века. Началом биотехнологии считается метод генной инженерии, используя который биологи сумели перенести генетический материал одного организма в другой без естественного полового процесса.

Наиболее спорным прикладным направлением генной инженерии является клонирование. Клонирование – это процесс получения искусственным путем потомков идентичных прототипу – клонов.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля:

1. Организмы, в генотип которых внесены изменения искусственным путем, это:

Правильный ответ: 1. ГМО.

2. Вставьте пропущенные слова в текст:

«Генная ________ – это направление молекулярной биологии, в рамках которого осуществляется исследование и выделение генов из клеток живых организмов для последующей манипуляции».

Читайте также:  Чем снять аллергический зуд у ребенка

Чего хотят пациенты? Качественных и доступных медицинских услуг. Чего хотят врачи? Достойной зарплаты и надлежащих условий труда!

  • Главная
  • Карта
  • Популярное
  • Контакты

Практическая медицина одновременно является наукой и искусством

Без собственной ответственности медицина сама ничего не сделает

Быстрый рост медицины как науки вызывает ряд тревожных вопросов

Медицина — это система научных знаний и практических действий

Центральными понятиями медицины является здоровье и болезнь

Этапы развития биотехнологии

В развитии биотехнологии выделяют следующие периоды:

Последний специально отделяется от предыдущего, так как биотехнологи уже могут создавать и использовать в производстве неприродные организмы, полученные генно-инженерными методами.

1) Эмпирическая биотехнология неотделима от цивилизации, преимущественно как сфера производства (с древнейших времен — приготовление теста, получение молочнокислых продуктов, сыро-, виноделие, пивоварение, ферментация табака и чая, выделка кож и обработка растительных волокон). В течение тысячелетий человек применял в своих целях ферментативные процессы, не имея понятия ни о ферментах, ни о клетках с их видовой специфичностью и, тем более, генетическим аппаратом. Причем прогресс точных наук долгое время не влиял на технологические приемы, используемые в эмпирической биотехнологии.

2) Быстрое развитие биотехнологии как научной дисциплины с середины XIX в. было инициировано работами Л. Пастера (1822 — 1895).

Именно Л.Пастер ввел понятие биообъекта, не прибегая, впрочем, к такому термину, доказал «живую природу» брожений: каждое осуществлявшееся в производственных условиях брожение (спиртовое, уксусно-, молочнокислое и т.д.) вызывается своим микроорганизмом, а срыв производственного процесса обусловлен несоблюдением чистоты культуры микроорганизма, являющегося в данном случае биообъектом.

Практическое значение этих исследований Л. Пастера сводится к требованию поддержания чистоты культуры, т.е. к проведению производственного процесса с индивидуальным, имеющим точные характеристики биообъектом.

Позднее, приступив к работам в области медицины, Л. Пастер исходил из своей концепции о причине заразных болезней, сводя ее в каждом случае к конкретному, определенному микроорганизму. Хотя техника того времени не позволяла увидеть возбудителя инфекции, как, например, в случае вируса бешенства, однако Л.Пастер считал, что «мы его не видим, но мы им управляем». Целенаправленное воздействие на возбудителя инфекции (в целях ослабления его патогенности) позволяет получать вакцины.

Ослабленный патоген и животное, в организм которого он введен, могут рассматриваться как своеобразный биообъект, а получаемая вакцина — как биотехнологический препарат. Л. Пастер создал строго научные основы получения вакцин, тогда как замечательные достижения Э.Дженнера в борьбе с оспой были результатом освоения эмпирического опыта индийской медицины.

3) Современная биотехнология, основанная на достижениях молекулярной биологии, молекулярной генетики и биоорганической химии (на практическом воплощении этих достижений), выросла из биотехнологии Л.Пастера и, являясь также строго научной, отличается от последней прежде всего тем, что способна создавать и использовать в производстве неприродные биообъекты, что отражается как на производственном процессе в целом, так и на свойствах новых биотехнологических продуктов.

Говоря о биотехнологии, нельзя не упомянуть публикацию в 1953 г. первого сообщения о двуспиральной структуре ДНК, ставшего основополагающим для возникновения указанных фундаментальных дисциплин, достижения которых реализуются в современной биотехнологии.

В результате серий публикаций в 1960-х гг. в литературу были внедрены принципиально важные для биотехнолога понятия «оперон» и «структурный ген».

В 1973 г. было опубликовано сообщение об успешном переносе генов из одного организма в другой — в сущности, уже о технологии рекомбинантной ДНК, определяющей возникновение генетической инженерии.

В 1980 г. Верховный суд США признал, что генно-инженерные микроорганизмы могут быть запатентованы, а развитие биотехнологических методов получило юридический статус.

В 1990 г. произошли два принципиально важных события: была разрешена генотерапия (но только применительно к соматическим клеткам человека, т.е. без передачи чужого гена потомству) и утвержден международный проект «Геном человека». Образно говоря, человеку было юридически разрешено познавать свою сущность.

Читайте также:  Через какое время восстанавливаются ресницы после наращивания

В настоящее время интенсивно растет количество таких успешно применяемых в медицине биотехнологических продуктов, как рекомбинантные белки, вторичные метаболиты микроорганизмов и растений, а также полусинтетических лекарственных агентов, являющихся продуктами одновременно био- и оргсинтеза.

Боли в области шеи
Боли в области шеи имеют бесконечный перечень причинных факторов, включающих дегенеративные заболевания, инфекции, неоплазмы, врожденные аномалии развития, воспалительное (асептическое) поражение суст .

Аритмии сердца
Аритмии сердца – нарушение частоты, ритмичности и последовательности возбуждения и сокращения отделов сердца. Аритмии встречаются очень часто. Они возникают в результате заметных структурных из .

Астма, бронхит и бронхолегочная дисплазия
Астма — это заболевание трахеобронхиального дерева, которое характеризуется бронхиальной гиперреактивностью и последующей обструкцией воздушного потока вследствие воздействия какого-либо раздраж .

Биотехнология. Наука биотехнология. Этапы развития биотехнологии.

Биотехнология [от греч. bios, жизнь, + techne, мастерство] — наука, изучающая производственные процессы, основанные на использовании с различными целями микроорганизмов, биокатализаторов и различных биологических систем (культур растительных и животных тканей, протопластов и т.д.). Её отличие от традиционной микробиологической и бродильной промышленности заключается в том, что биотехнология возникла на основе достижений генной инженерии и инженерной эн-зимологш (науки о применении ферментов в микробиологической промышленности). Современная биотехнология базируется на применении последних достижений в области создания рекомбинантных ДНК и генетически модифицированных организмов.

Этапы развития биотехнологии

Истоки биотехнологии относят ко времени развития хлебопечения, виноделия, сыроварения, получения спирта брожением, силосования кормов и т.д. Лишь в 70-х годах XX столетия, со времени зарождения генной инженерии, началось бурное развитие биотехнологии. Выделяют следующие наиболее важные периоды в становлении биотехнологии.

• Развитие эмпирической технологии — неосознанное применение микробиологических процессов (хлебопечение, виноделие) примерно с VI тыс. до н.э.

• Зарождение фундаментальных биологических наук в XV—XVIII веке.

• Первые внедрения научных данных в микробиологическое производство в конце Х1Х-начале XX века — период революционных преобразований в микробиологической промышленности.

• Создание научно-технических предпосылок возникновения современной биотехнологии в первой половине XX века (открытие структуры белков, применение вирусов в изучении генетики клеточных организмов).

• Возникновение собственно биотехнологии как новой научно-технической отрасли (середина XX века), связанное с массовым рентабельным производством препаратов; организация крупнотоннажных производств по получению белка на углеводородах (с начала 60-х годов).

• Появление новейшей биотехнологии, связанное с применением в практике генной и клеточной инженерии, инженерной энзимоло-гии, иммунной биотехнологии.

11) Кто такие прокариоты

Прокарио́ты (лат.Procaryota, отдр.-греч.προ «перед» и κάρυον «ядро»), или доя́дерные — одноклеточныеживыеорганизмы, не обладающие (в отличие отэукариот) оформленнымклеточным ядроми другими внутренними мембранными органоидами (за исключением плоских цистерн у фотосинтезирующих видов, например, уцианобактерий). Дляклетокпрокариот характерно отсутствиеядерной оболочки,ДНКупакована без участиягистонов. Тип питанияосмотрофныйи автотрофный (фотосинтез и хемосинтез). Единственная крупная кольцевая (у некоторых видов — линейная) двухцепочечная молекулаДНК, в которой содержится основная часть генетического материала клетки (так называемыйнуклеоид) не образует комплекса с белками-гистонами(так называемогохроматина). К прокариотам относятсябактерии, в том числецианобактерии(синезеленые водоросли) иархеи. Потомками прокариотических клеток являютсяорганеллыэукариотических клеток —митохондрииипластиды.

Прокариоты разделяют на два таксона в рангедомена(надцарства):Бактерии(Bacteria) иАрхеи(Archaea)[1].

Изучение бактерий привело к открытию горизонтального переноса генов, который был описан в Японии в 1959 г. Этот процесс широко распространен среди прокариот, а также у некоторых эукариот. Открытие горизонтального переноса генов у прокариот заставило по-другому взглянуть на эволюцию жизни. Ранее эволюционная теория базировалась на том, что виды не могут обмениваться наследственной информацией. Прокариоты могут обмениваться генами между собой непосредственно (конъюгация,трансформация) а также с помощью вирусов —бактериофагов(трансдукция).

Ссылка на основную публикацию
Этапы взросления подростка
В современном мире понятие «подросток» вызывает ассоциацию сложности, трудности общения, непонятности. Взрослым людям сложно понять, что, находясь в юности, переходя...
Эскузан описание
Состав и форма выпуска Фармакологические свойства Показания Применение Противопоказания Побочные эффекты Особые указания Взаимодействия Передозировка Условия хранения Диагнозы Рекомендуемые аналоги...
Эслим форте инструкция
Эссливер Форте капсулы №30 Доступность: Есть в наличии Доставка Курьером Самовывоз Доставка Новой почтой Доставка УкрПочтой Оплата и доставка Киев...
Этапы вторичной хирургической обработки
Хирургическая обработка ран. Говоря о лечении раненных и ран, нельзя не упомянуть о советской военно-полевой хирургической доктрине. Основные ее положения...
Adblock detector